新课程古典概型教学:困惑、解惑与感悟,本文主要内容关键词为:新课程论文,困惑论文,古典论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。
一、问题提出 古典概型在高中数学概率中占有重要的地位,是提升学生认识和理解概率本质及其基本思想的最好素材.由于古典概型是一种特殊的数学模型,具有抽象性、多变性等特点,教材编者在新课程人教A版的必修和选修模块编写中采用分步编排、螺旋上升的思路,即必修3模块中让学生学到概率的本质以及基本思想,又在选修2-3模块中给学生提供了用计数原理、排列和组合等数学知识求概率的方法.为此,在新课标下如何定位、把握古典概型的教学? 二、备课困惑 在备“古典概型”一课时,笔者认真研究了新课标,也从必修3模块中的整体内容编排上进行了认真的思考,教材采用先给出统计的定义,再让学生学习古典概型和几何概型.新课程的特点是在内容上分层次设计、编排,在必修课程中,主要是通过列举法、列表法和图示法,获得古典概型的性质,并通过简单的归纳、推理发现一些简单的古典概型特征,而在选修中采用计数原理、排列和组合的工具进一步提升对概率的理解;在教学定位上要让学生理解概率的准确含义、计算方法和概率的意义、作用,以及培养和发展学生把握直观图形的能力、归纳概括能力、理解推理能力等三大能力. 从必修3的教材编排可以看到:古典概型在概率论发展初期是主要研究对象,许多概率的最初结果也是由它得到的,这样才显示了古典概型的特殊性,自然在概率论中占有非常重要的地位,是学习概率必不可少的重要内容. 为了研究概率,新课程教材首先引入古典概型,但在学习古典概型时没有给出有关古典概型的具体计算方法,这和大纲版教材相比,部分教师心中总是不安,困惑是:大纲版中先学习计数原理,再学习概率的计算.有些教师提出在上课时渗透或简单介绍排列组合的思想、方法,着重计算古典概型的概率,对概率的本质和基本思想不太重视.大家知道,计数原理、排列和组合是旧大纲中的重要概念,在概率教学中占有重要的地位,而新课标中却将古典概型的计算方法(计数原理、排列和组合)放在选修2-3中,因此,在必修3的教学中如何定位古典概型?是以概率的本质及其基本思想的认识和理解为重呢,还是以会计算古典概型为重呢?如何安排教学,才能收到很好的教学效果呢? 不论是以概率的本质及其基本思想的认识和理解为重,还是兼顾概率的本质及其基本思想的认识和理解与会计算古典概型为重,“理解”古典概型时,总会用列举法去计算古典概型,自然也会涉及列表法和图示法等具体方法.在教学中如何对待古典概型的“概率本质及其基本思想”“计算方法”问题?该不该进一步归纳、概括计算方法的总结和兼顾? 通过查找资料、反复推敲,最终仍依据新课标进行了备课,没有做过多的兼顾. 三、课前分析与反思 教师教学用书中表明用2课时完成“古典概型”的教学.基于前面的困惑,再加上课堂教学时间分配只有2课时,如何把握这节课的教学?通过对比新课标与大纲对古典概型的目标要求寻求解决问题的处理办法. 1.古典概型教学目标的变化对比 义务教育数学课程标准要求:在具体情境中了解概率(注:古典概型)的意义,运用列举法(包括列表、画树状图)计算简单事件发生的概率. 下面对教学目标进行纵向对比. 大纲:了解等可能事件的概率的意义,会用排列组合的基本公式计算一些等可能事件的概率.重点是概率计算. 课标:通过实例,理解古典概型及其概率计算公式,会用列举法计算一些随机事件所包含的基本事件数及事件发生的概率.重点是模型构建. 对比可知:新课标将古典概型定位:理解等可能事件的含义,会把事件分解成等可能基本事件;理解古典概型的特征,掌握古典概型中概率的计算公式,会用列举法及其常用的计数方法(列表、树状图等)计算一些随机事件所包含的基本事件数及事件发生的概率;体会数学建模的思想方法,能够建立古典概型解决简单的实际问题.利用排列、组合方法计算概率问题安排在选修2-3中,自然降低了对“古典概型”的难度要求,必修3这样做的目的就是淡化了概率的计算方法,不把重点放在“如何计数”上,这样有利于学生数学建模意识的养成,有利于分析、解决问题能力的提升. 古典概型既简单又应用广泛,是学生学习的第一个概率模型,对其理解是否到位,将直接影响学生对概率模型及其相关概念的理解和后续概率模型的学习.由于学生没有学习排列、组合,因此用列举法列举基本事件的个数,不仅能让学生直观地感受到对象的总数,而且还能让学生在列举的时候做到不重不漏,解决了求古典概型中基本事件总数这一难点.可见,课标和教材把排列、组合的内容安排在古典概型之后是“有意”设置的,目的就是让教师在教学时把教学重点放在对古典概型的理解和应用(模型构建)上,能够更好地帮助学生理解概率的本质及其基本思想. 因此,对古典概型的教学目标确定为:理解古典概型及其概率计算公式,并能计算有关随机事件的概率.目标细化为:让学生通过对掷硬币、骰子及例1的比较、分析,引导学生概括出古典概型的两个特征;帮助学生从掷硬币、骰子试验的有关概率计算中归纳出古典概型的概率计算公式;借助问题背景及动手操作,让学生不断体验古典概型的特征和运用古典概型概率计算公式的重要性;体验将问题转化为古典概型中的思想,尝试用概率模型知识解析实际问题. 2.古典概型在教材位置的分布情况 课标教材中的概率内容是分层、分段设计编写的,在必修3第三章“概率”中,主要是通过典型实例(掷硬币的试验),亲自试验,体会随机事件发生的随机性和随机性中的规律.教材的编排中,体现了试验、观察、归纳和总结的思想方法,强化理解概率的本质和重要性,进一步学习解决概率问题的方法(计数原理、排列、组合等)则放在选修2-3中. 新课程将古典概型放在必修3课程中,而把计数原理放置在选修课程中,是为了更好地让学生认识概率的基本思想,而不仅仅只是会计算概率. 教材安排了几个例题,目的就是为更好地突出古典概型的重点和突破难点提供很好的素材.但教学时,一定要尽可能设计一些学生熟悉的实例(含有反例),如判断掷一枚长方形骰子、三棱锥骰子是不是一个古典概型,目的就是让学生深刻理解事件发生时“均匀”的含义,揭示古典概型的本质特征:“有限性”“等可能性”! 在必修3(人教A版)的“古典概型”一节中,借助掷硬币、掷骰子、豌豆试验等实例,引出了古典概型的概念理解,学生自然就会对古典概型产生感性的认识,再通过对古典概型的两个特征的剖析和简单计算,揭示概率的本质含义,强化古典概型的本质概括,同时教材例题介绍了有关问题在什么情况下可以看成古典概型,什么情况下不可以,了解构建概率模型解决实际问题的应用.在选修2-3中学习了排列、组合之后,就可以容易地解决古典概型的计算问题.教材对概率的编排分散在必修与选修课程中,凸显了教材编写思路、新课程理念与人的认知规律“和谐”“统一”的“螺旋式上升”的理念. 3.古典概型在知识的认知、能力上的要求 从数学知识的认知情境看,设置了问题的情境,注重从生活实践到数学研究再到数学教育、从直观感知到抽象理解再到数学教育的方式,引导学生学习古典概率;从知识的量化看,古典概型的计算方法,必修3只是注重概率的本质、基本思想的认识和理解概念,淡化了古典概型的一般性的计算方法,在选修2-3中侧重设置了用计数原理、排列组合计算古典概型的方法. 从能力的立意与提升看,教材凸显了通过掷硬币、掷骰子的试验推导古典概型计算概率的公式,然后再推广到一般的古典概型.由于排列、组合的内容在选修2-3中,在古典概型的例题、习题中,仅限于能够用列举法解决问题.牢记概率内容的总目标,从整体上对教材中相应例题做出适当的挖掘和延伸,联系古典概型和概型的基本思想,帮助学生深层次理解概率的本质,拓展思维,提升能力. 教学中让学生先观察对比,找出两个模拟试验和例1的共同特点,再概括总结得到结论,培养运用从具体到抽象、从特殊到一般的辩证唯物主义观点分析问题的能力,充分体现了数学的化归思想.通过用表格列出相同点和不同点,能让学生很好地理解古典概型,从而突出了古典概型这一重点.根据所列表格猜测和估计事件的概率,从而引出古典概型的计算公式,启发诱导的同时,训练了学生观察和概括归纳的能力,深化对古典概型的概率计算公式的理解,也抓住了解决古典概型的概率计算问题的关键. 只有深层次理解随机思想,才能清楚概率是一种度量,是对事件发生可能性大小的一种度量.概率的研究对象就是在一定条件下的随机现象,剖析随机现象中的各种可能发生的结果,表征为偶然性,但其中却蕴含着必然性的规律特征.因此,在备课时抓住学生在初中时已学的概率知识,力求教学时做到自然的、有序的和高效的衔接与提升,让古典概型的学习呈螺旋上升,同时让学生知道概率的几种定义方式及其发展,有利于教学内容的设计和整体的认识、恰当的定位. 4.学情分析与学法处理 处在高一年龄阶段的学生,思维属于经验性逻辑判断,一定程度上仍依赖直观具体的形象性材料来理解抽象的概念或逻辑关系.新课程的教材编写完全符合学生的学习特征,即符合学生由具体到抽象的认知规律. 教材考虑到学生的认知特点(学生在义务教育阶段对概率有了初步的认识和了解)和课程设置的目标,采用先给出统计的定义,再让学生学习古典概型和几何概型. 学生对如何度量随机事件发生可能性的大小会感到茫然,但统计定义却有助于学生参与试验、亲自体验概率的含义以及如何去度量.对于两个特殊的概型(古典、几何)内容的学习不但必要,而且对学好概率非常及时,有助于对特殊的概型的含义、思想的进一步认识和理解. 在古典概型的教学中,不仅要把握好教学重点是理解古典概型的特征,而且要注重如何判断一个随机试验是否是古典概型才是古典概型教学的难点,其中也包括如何确定基本事件,这样会对简单的古典概型的理解与计算很有帮助.除了了解古典概型的特征和学会对古典概型问题的计算,始终要把握学习概率内容的总目标、概率模型的理解和应用,这不仅仅是把重点放在单纯的、简单的计算和概型内容的学习上. 学习时必须抓住概率的本质特征和关键要素,不能忽视对概率内容的整体性和联系性的认识、理解和把握,让学生经历每一个概念的来龙去脉,深刻理解所学的古典概型、几何概型的特征及其相关的计算,注意与义务教育阶段中的概率内容的联系,讲解时应该减少不必要的重复,将重点、注意力放在如何利用学生已有的基础去提升对古典概型的本质及其基本思想的认识和理解上. 教材先通过生活实例(掷硬币、掷骰子的试验),采用从特殊到一般的思路理解古典概型的本质,强化对列举法的训练,抓住古典概型的两个特征,总结仅限于列举法(排列、组合的内容放置在选修2-3中)的解题特点和规律,凸显教材编者的意图和新课标理念,减轻了学生对概率计算的负担,又激发了学生学习概率的积极性. 四、教学片断回放,解惑 通过概括掷硬币或掷骰子等试验的共同特点:试验结果的有限性、等可能性,理解古典概型,知道古典概型是一种理想化的随机试验. 师:抛掷两枚质地均匀的骰子,会有哪几种可能结果?这些结果具有哪些特点?求出现点数和为奇数的概率. (学生就此问题分小组展开探索,在探索中发现了新问题,议论纷纷) 生1:用树状图来表示(如图,中间数是一枚骰子出现的点数,边沿数是另一枚骰子出现的点数),所有可能的结果有36种,这些结果的出现是等可能的,其点数和为奇数的概率是. 生2:我是用括号将出现的点数表示出来,所有可能的结果有36种,即(1,1)、(1,2)、(1,3)、(1,4)、…、(6,5)(6,6),这些结果的出现是等可能的,其点数和为奇数的概率是. 生3:也可以列表,所有可能的结果有36种,这些结果的出现是等可能的,其点数和为奇数的概率是. 生1:我还有一种想法,按照骰子上的数字为奇偶数之别来处理,所有可能的结果有4种,即(奇,奇)、(奇,偶)、(偶,奇)、(偶,偶)四种,这些结果的出现也是等可能的,其点数和为奇数的概率是. 师:生1能这样想,计算“点数和为奇数”的概率方法简捷,很好!说明了对于同一个概率实际问题,依据不同的思考视角,可构建不同的概率模型,即概率模型并非由实际问题唯一决定.探究抛掷两枚质地均匀的骰子出现的所有可能的结果只有这两种吗?有没有新方法、新发现? 生4:受上述探究启发,抛掷两枚质地均匀的骰子出现的结果数可以看成一枚骰子连掷两次出现的结果数,共有6×6=36种,更容易计算其点数和为奇数的概率. 师:现在将质地均匀的两个骰子改为质地均匀的两个正四面体,每个正四面体的面上分别标注“1”、“2”、“3”、“4”四个数字,探究抛掷两枚质地均匀的正四面体出现的结果有多少种,求出现点数和为奇数的概率. 设计意图:让学生通过不同的实际概率问题,探究在不同的概率模型中,能够选择较好的、有利于问题解决的概率模型,强化建模的意义和作用. 生2:我将这个问题与抛掷两枚质地均匀的骰子出现的结果数的问题归纳为一类问题,再借用生4的方法,容易计算出现的结果有:4×4=16(种),其点数和为奇数的概率是. 师:生2能够从两个问题的共同性出发,转化、归纳为古典概型基本事件计数问题,说明该生有数学建模的意识,并能够根据生4总结的计算方法来处理问题,更体现出他掌握了从特殊到一般研究问题的方法,达到了建模的作用,领会了数学本质. (全班同学给生2送上响亮的掌声!) 师:在上述探究的基础上,抛掷两枚质地均匀的骰子,由两枚骰子的点数之和为奇数还是偶数来决定乒乓球比赛中的发球权,公平吗? 设计意图:通过动手操作并利用统计手段,借用统计思想,让学生深刻理解古典概型的概率公式时,首先要判断该概率模型是不是古典概型,然后要找出随机事件A包含的基本事件的个数和试验中基本事件的总数.强调建立概率模型时:概率模型并不是由实际问题唯一决定,即概率模型不是随机现象本身所固有的或唯一确定的,依据对问题的理解不同,同一个问题可以由多个概率模型来刻画. 总之,大家探究、思考的很好!用树状图、列表和总结的计数方法,不自觉地透露出建模的意识.课堂探索的结果令人非常满意,课堂上重点引导学生动手操作,开展小组合作学习,通过举出大量的古典概型的实例与数学模型使学生概括、理解、深化古典概型的两个特征(有限性、等可能性)及概率计算公式的掌握,能够把一些实际问题转化为古典概型,并能够合理利用统计、化归等数学思想方法有效解决有关的概率问题. 从教学片断看出,不补充排列、组合的知识,教学设计只要适当,学生照样能够领悟古典概型的本质和基本思想,掌握简单的古典概率计算方法,收到了很好的教学效果,消除了备课时的困惑和疑虑. 五、课后反思 学生学习古典概型完全可以达到课标的要求,课标教材的编写给我们一个新观念、新方法、新思路.按照新课标教材对概率的定位精心设计教学,消除对新课标教材的安排的种种困惑(个别教师补充排列、组合的相关知识,做一些简单的计数或概率模型公式的套用),现总结教学后的反思、感悟,以抛砖引玉,唤起大家对新课标教材多个角度的思考. 1.研读课程标准,准确定位目标 钻研数学课程标准,分析新课标教材内容,整合教学资源,确定教学目标,从整体上把握课程的基本结构,理清教材中数学知识的体系.明确古典概型在单元、教材中的地位、作用、意义及特点的分析,清楚教材编写古典概型的思路、知识结构特点以及相互关系,确定古典概型学习的重点和难点,为建立(确定)教学目标奠定基础.同时教学目标的制定还要以学生的特点和已有的概率学习情况为基础.注意不要将古典概型的教学简单地处理成概率的计数或套用概率公式,更不能提前补充排列、组合的知识来计算概率,把古典概型的理解及其基本思想和应用放在重点才是正确的定位. 古典概型是一种最基本的概率模型,在概率论中有着很重要的地位和作用,学好古典概型,可以从整体上强化认识和理解概率的本质、基本思想,能够更好地解释现实世界中的一些实际问题.从数学的角度可以见证“概率”从无到有的过程,符合数学研究的方法,有效地解决了概率论最早论及的赌博中的概率问题,方法的迁移性强,可以推广到几何概型的学习中. 古典概型虽是学生首次接触的概率模型,但其涉及的实际问题在初中早已熟悉,解决问题的列举法(包含列表、树状图)也能够熟练运用.古典概型为将概率论的学习进一步拓展到几何概型的学习铺垫好了一条思维通道,彰显蕴含在其中的数学建模思想方法.体验将问题转化为古典概型中的思想、方法,尝试用概率知识解析实际问题,并积极探究有关概率中较复杂的问题,形成认真求实的科学态度,增强锲而不舍的求学精神. 反复地研读课标,深刻领会、把握课标的精神,领悟新课改的理念,准确理解课标、教材对古典概型的要求,明确古典概型涉及的哪些内容降低了要求,哪些提升了要求,哪些淡化了要求. 2.研读教材体系,把握目标落实 教材是解读课标的范本,也是贯彻课标的一个测量标准.作为一线教师,只有研读教材,才能够准确把握教学目标,悟出教材的精髓,发挥教材的教育作用.高中概率内容在课标教材编排中分成两部分:“概率”(必修3)和“计数原理”“随机变量及其分布”(选修2-3),体现了教材编排是分阶段、分层次、多角度的形成知识网络的“螺旋式上升”认知特点. 古典概型是高中数学必修3第三章的第二节,是在随机事件的概率之后,几何概型之前,尚未学习排列、组合的情况下教学的.古典概型是一种特殊的数学模型,也是一种最基本的概率模型,在概率论中占有相当重要的地位.学好古典概型可以为后续概率的学习奠定基础,同时有利于理解概率的概念,有利于计算一些事件的概率,更有利于解释生活中的一些实际问题. 为此,古典概型在必修3中重点是揭示古典概型的特征、古典概型的构建及其概率计算公式.教学的重点不是“如何计算概率”,而是要引导学生动手操作,开展小组合作学习,通过举出大量的古典概型的实例与数学模型的构建,让学生概括、理解、深层次理解古典概型的两个特征及概率计算公式的应用.同时有利于学生初步把一些实际问题转化为古典概型,并能够合理利用统计、化归等数学思想方法有效解决有关的概率问题,这一点是符合课标精神和编写意图的. 3.研究数学概念,探究核心理解 概率是一个重要的核心概念,研究概率的概念是教师教学首先思考的一个问题.古典概型是个核心概念,基本事件的概念也很重要.根据本节课的内容和学生的实际水平,教学的重点是引导学生动手操作,合作学习,通过模拟试验让学生理解古典概型的特征:试验结果的有限性和每一个试验结果出现的等可能性.观察、类比各个试验,归纳总结出古典概型的概率计算公式,体现了化归的重要思想,掌握列举法、列表法和树状图法,学会运用数形结合、分类讨论的思想解决概率的计算问题.在后续的概率学习中,能够更好地把一些实际问题转化为古典概型,并能够合理利用随机、统计、化归、数形结合等数学思想方法,有效解决有关概率问题. 在讲解每道例题后,有意安排相应的“探究”或“思考”,提出相关问题,引导、帮助学生进一步认识、理解概率的本质以及基本思想.在整个教学过程中,始终要让学生的思考占领教学中心,把握古典概型的特点,在解决概率的计算环节,多鼓励学生尝试列表、画出树状图,让学生亲身感受求基本事件个数的一般方法,目标就是有效地化解由于没有学习排列、组合而学习概率这一教学困惑,让整个教学设计的实施顺利进行,达到了高效的教学目标. 4.研究数学学法,贯彻理念为真 学生学习古典概型时,虽然在初中学习过一些简单的概率问题,也掌握了用列举法求概率的方法,但多进行一些学法的指导,详尽介绍新课标教材的编排特征,学生在学习时尽可能体现教材的方法与知识双重走向,让学生体验教材分段设计、分层推进的策略,学生就会自然而然地逐步适应高中数学的学习. 学生已学了随机事件的概率,并亲自动手操作了掷硬币、骰子(包括同时掷两个)的试验,由此归纳出古典概型的两个特征不是难点,关键是以下问题:学生在解决古典概型中有关概率计算时,往往会忽视古典概型的两个特征,借用古典概型概率计算公式,因此在教学中结合教材中的例2与问题4进行深入讨论,让学生真正体会到判断古典概型的重要性,其中可以利用试验、统计、列举等手段来帮助学生解决问题. 在归纳概率计算公式时,很多学生可能会不重视计算公式的概括,想当然地得出结论,这时提前给学生介绍排列、组合知识,学生只是知道一些简单“数字”计算,并不能彻底理解排列、组合的本质,只能给学生带来“蜻蜓点水”式的数学学习.教学中一定要精心设计问题,引导学生揭示公式得出的过程,剖析思路,关注并重视培养学生的建模意识,凸显新课程教材编排的重点与特色. 数学教师要多研究教材、多揣摩教材编写专家的意图,掌握教材中数学知识体系的编排,准确定位、把握教学目标,在学生的最近发展区教学,学生在学习过程中有所经历、体验、感悟,才能更好地用教材教学,才能赢得高效的课堂.新课程经典概括性教学:困惑、消解困惑、感悟_古典概型论文
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